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烟草脆裂病毒的特点、作用机制及其运用

来源:原创论文网 添加时间:2021-04-01

  摘    要: 烟草脆裂病毒(TRV)具有寄主范围广、沉默效率高、持续时间长等特点,被广泛应用于改造植物内源基因功能,本文对烟草脆裂病毒的特点、作用机制以及在蔬菜功能基因研究上的应用进行了初步介绍。

  关键词: 烟草; 病毒; 基因沉默;

  目前,世界上已经鉴定的烟草病毒大约有47种,其中18种烟草病毒在我国被发现。烟草脆裂病毒(TRV)对烟草、黄瓜等经济作物具有严重的危害,但由于其寄主广、沉默效率高、持续时间长且不会掩盖沉默表型等优点,被广泛应用于双子叶植物的基因功能研究[1,2]。

  1、 TRV的特点

  TRV属于RNA病毒,病毒粒子呈现直杆状,其病毒基因组中含有两条RNA链,分别为RNA1和RNA2。其中RNA1主要编码为RNA依赖的RNA聚合酶基因和影响病毒在细胞间运动的运动蛋白,而RNA2链主要编码为病毒外壳蛋白。由于TRV病毒的基因组比较简单,改造成VIGS载体相对简单,其目的基因的沉默区域一般位于RNA2链上。但由于RNA1和RNA2共同构成了双元载体,因此在使用TRV介导的基因沉默需要RNA1和RNA2共同作用才能发挥功能[1,2]。

  2 、TRV诱导的基因沉默作用机制

  当植物遭受到病毒粒子的侵染时,其体内的抗病毒防御机制就会发挥功能,抑制外源基因的表达,从而抵御病毒的侵染。当病毒基因组中含有植物内源基因的片段时,进入到植物体内经过依赖的RNA聚合酶的作用形成双链RNA。其在植物内源特异性核酸内切酶的作用下被切割成长度为21~24个核苷酸的小分子干扰RNA。而小分子干扰RNA在植物细胞中与AGO蛋白结合,形成RNA诱导的沉默复合体,能够特异性的识别植物内源基因的m RNA序列,从而引起植物内源基因m RNA的切割或抑制其翻译,进而达到在转录后水平上抑制基因表达的目的[3]。
 

烟草脆裂病毒的特点、作用机制及其运用
 

  3、 TRV-VIGS在蔬菜作物中的应用

  研究表明,基于TRV诱导的基因沉默技术在蔬菜作物植株以及果实的基因功能研究方面取得了许多显着的成果,尤其是在植物抗性基因的发掘方面。研究发现,NBS-LRR类基因家族是目前发现的最大抗病基因家族,其家族成员均含有一个核苷酸结合位点和一个富含亮氨酸的结构域。研究人员在番茄中克隆到了一个NBS-LRR类抗病基因,并通过TRV-VIGS技术对上述克隆到的NBS-LRR类抗病基因进行沉默,在沉默后的植株上接种番茄黄化曲叶病毒,发现黄化曲叶病毒的积累量显着增加,表明NBS-LRR类基因可能是番茄黄化曲叶病毒的重要抗病基因。

  4 、展望

  目前烟草脆裂病毒(TRV)介导基因沉默技术受到广泛关注,但仍存在一些缺陷,如对基因的沉默机制了解不彻底,对一些积累量较低的转录本,难以实现功能研究;基因沉默不均。但随着该技术作用机制的进一步揭示,该技术体系会愈加完善。

  参考文献

  [1]闵德栋,张新华,季娜娜,等.TRV介导的VIGS技术在果蔬基因功能研究中的应用[J].植物生理学报,2017(02):30-37.
  [2]刘刚.扬州大学在国内首次发现烟草脆裂病毒侵染菠菜[J].农药市场信息,2019(02):20-27.
  [3]李楠,杨玛丽,陈天子,等.番茄抗黄化曲叶病毒相关基因ClNLR的功能分析[J].园艺学报,2014,41 (05):889-897.

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